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(11) |
EP 0 682 399 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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29.10.1997 Patentblatt 1997/44 |
| (22) |
Anmeldetag: 21.04.1995 |
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Elektrische Maschine mit einem Axialventilator
Electrical machine with an axial fan
Machine électrique avec un ventilateur axial
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| (84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT CH DE ES FR GB IT LI |
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Priorität: |
09.05.1994 DE 4416299
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| (43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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15.11.1995 Patentblatt 1995/46 |
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Patentinhaber: Asea Brown Boveri AG |
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5401 Baden (CH) |
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Erfinder: |
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- Baer, Jürgen
CH-5506 Mägenwil (CH)
- Zimmermann, Hans
CH-8617 Mönchaltorf (CH)
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| (56) |
Entgegenhaltungen: :
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- PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, unexamined applications, M Field, Band 13, Nr. 122, 27.
März 1989 THE PATENT OFFICE JAPANESE GOVERNMENT Seite 115 M 807; & JP-A-63 295 900
(HITACHI LTD.)
- B. ECK, "Technische Strömungslehre", SPRINGER-VERLAG 1966 * Seiten 186-188; Fig. 177
*
- PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, unexamined applications, M Field, Band 13, Nr. 289, 27.
März 1989 THE PATENT OFFICE JAPANESE GOVERNMENT page 99 M 845; & JP-A-01 083 894 (HITACHI
LTD.)
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
TECHNISCHES GEBIET
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine mit einem Axialventilator
an einem Wellenende, einem Rotor und einem von einem Maschinengehäuse umgebenen Statorkörper,
der mit einer Statorwicklung versehen ist, die an beiden Statorkörperstirnseiten Wickelköpfe
aufweisen, mit einem Einströmraum des Axialventilators, gebildet im wesentlichen durch
die Stirnwand des Maschinengehäuses und eine Trennwand zwischen dem Wickelkopf und
besagter Stirnwand, einem Ausströmraum des Axialventilators, von wo aus das vom Axialventilator
geförderte Kühlgas dem Rotor und dem Statorkörper und der Statorwicklung zugeführt
wird.
[0002] Die Erfindung nimmt dabei Bezug auf einen Stand der Technik, wie er sich beispielsweise
aus der EP-A-0 279 064 bzw. der inhaltsgleichen US-A-4,876,470 ergibt.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
[0003] Mit steigender Materialausnutzung werden bei rotierenden elektrischen Maschinen die
Anforderungen an die Kühlung immer höher. Dies gilt insbesondere für gasgekühlte Turbogeneratoren
und in noch bedeutenderem Masse für Turbogeneratoren mit indirekt gekühlter Statorwicklung.
Bei diesen Maschinentypen muss die in der Statorwicklung erzeugte Verlustwärme durch
die Wicklungsisolation in den gekühlten Statorblechkörper abgeleitet werden.
[0004] Die Druckerzeugung bei gasgekühlten Turbogeneratoren erfolgt regelmässig mit Axialventilatoren.
Um die Druckerhöhung zu verbessern scheiden mehrstufige Verdichter aus Platzgründen
aus. Auch wurde bislang aufgrund der Einbauverhältnisse sowie Montagemöglichkeiten
darauf verzichtet, Vor- oder Nachleitapparate einzubauen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0005] Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, in einfacher
und wirtschaftlicher Weise die Kühlwirkung zu erhöhen, ohne den Wirkungsgrad der Maschine
zu erniedrigen.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass im Ausströmraum des Axialventilators
eine koaxial zur Rotorwelle angeordnete Gasleiteinrichtung vorgesehen ist, welche
Gasleiteinrichtung eine Mehrzahl kegelmantelförmiger und voneinander radial distanzierter
Leitringe und ein gleichfalls kegelmantelförmiges Ringteil umfasst, die unter sich
und mit dem Maschinengehäuse direkt oder mittelbar mittels im wesentlichen radial
verlaufenden Stäben oder Leitblechen verbunden sind, dass jeweils zwischen radial
benachbarten Leitringen in Strömungsrichtung des Kühlgases sich stetig erweiternde
Ringkanäle ausgebildet sind.
[0007] Die Wirkung dieser Gasleiteinrichtung im Wickelkopfraum kann verglichen werden mit
derjenigen sogenannter Austrittsdiffusoren, die aus unterteilten, ringförmigen Leitschaufeln
bestehen, und vor Jahren beim Auslauf von grossen Windkanälen verwendet wurden (vgl.
Buch von Bruno Eck, "Technische Strömungslehre" Springer-Verlag Berlin/Heidelberg/New
York, 1966, Seite 186 und 187, insbesondere Abb. 176 auf Seite 187. Sie bewirkt eine
deutliche Druckerhöhung im Wickelkopfraum, was zur Folge hat, dass die Kühlkanäle
im Rotor und Stator mit mehr Kühlgas pro Zeiteinheit durchströmt werden.
[0008] Darüber hinaus wird der dynamische Druck am Austritt des Axialventilators verringert,
d.h. der Austrittsverlust sinkt. Bei gleichem Ventilator lassen sich auf diese Weise
zwischen 15 % und 25 % des Druckverlustes in der Maschine durch Druckumsetzung vermeiden.
[0009] Die Erfindung sowie weitere damit erzielbare Vorteile werden nachstehend anhand eines
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[0010] In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt,
und zwar zeigen:
- Fig. 1
- einen vereinfachten Längsschnitt durch eine Endpartie eines Turbogenerators mit einem
Axialventilator und zugehöriger Gasleiteinrichtung,
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf die dem Axialventilator zugeordnete Gasleiteinrichtung,
- Fig. 3
- einen teilweisen Radialschnitt durch die Gasleiteinrichtung an der horizontalen Trennstelle,
- Fig. 4
- einen Schnitt durch die Trennstelle gemäss Fig. 3 längs deren Linie A-A und
- Fig. 5
- eine vereinfachte Darstellung 2er unterschiedlich ausgebildeter Leitbleche in Ringkanälen
der Gasleiteinrichtung gemäss Fig. 1.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
[0011] Im vereinfachten Längsschnitt durch die nicht-antriebsseitige Endpartie (NS-Seite
oder Erregerseite) - eines Turbogenerators gemäss Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer
1 ein Rotor, mit 2 dessen Welle, mit 3 die Rotorkappe und mit 4 dessen Kappenplatte
bezeichnet. Die Statorwicklung, von der nur die Stirnbügel sichtbar sind, weist einen
Unterstab 5 und einen Oberstab 6 auf, die mittels Ösen 7 elektrisch und mechanisch
verbunden sind. Die Gesamtheit aller Stirnbügel bildet den Wickelkopf.
[0012] Auf einem Wellenbund 8 der Rotorwelle 2 ist ein Axialventilator 9 befestigt. Seine
Nabe ist mit 10, seine Laufschaufeln mit 11 bezeichnet. Sein Einströmraum 12 ist gebildet
durch die Stirnseite 13 des Maschinengehäuses 14 und eine Trennwand 15 aus glasfaserverstärktem
Kunststoff oder einem anderen Werkstoff. Diese Trennwand 15 (Ventilatorverschalung)
ist radial aussen lösbar am Maschinengehäuse 14 befestigt, verläuft radial nach innen,
biegt dann in axialer Richtung ab und reicht axial bis hinter den Axialventilator
9. Die Abdichtung des Einströmraums 12 gegenüber der Aussenwelt erfolgt durch einen
axial weisenden Ringwulst 16 an der Ventilatornabe 10. Insoweit entspricht der Aufbau
der Endpartie der elektrischen Maschine dem Stand der Technik.
[0013] Zur Druckerhöhung ist erfindungsgemäss im Ausströmraum 17 (Wickelkopfraum) des Axialventilators
9 eine generell mit der Bezugsziffer 18 bezeichnete Gasleiteinrichtung vorgesehen.
Sie ist koaxial zur Rotorwelle 2 angeordnet und weist eine Mehrzahl - im Beispielsfall
7 kegelmantelförmige und voneinander radial distanzierte Leitringe 19 bis 25 auf,
wobei der mittlere Leitring 22 zylindrisch (= Grenzfall von kegelförmig) ist. Bei
einer geraden Anzahl von Leitringen und der Geometrie der Fig. 1 wären auch die beiden
mittleren Leitringe kegelmantelförmig. Teil der Leiteinrichtung ist auch das sich
konisch zur Maschinenmitte hin verjüngende Nabenende 26 der Ventilatornabe 10 sowie
ein sich praktisch nahtlos an das innere Ende 15a der Trennwand 15 anschliessendes
kegelmantelförmiges Ringteil 27. Der Austrittsbereich des Axialventilators 9 wird
auf diese Weise in eine Mehrzahl von sich in Strömungsrichtung des Kühlgases stetig
erweiternden Ringkanälen K
1, ..., K
8 mit einem Öffnungswinkel α, mit vorzugsweise α ≤ 12°, aufteilt, die jeweils für sich
gesehen einen Diffusor, in ihrer Gesamtheit einen "Multidiffusor" bilden. Um dabei
annähernd gleiche Kanallängen zu erreichen, sind die axialen Längen - genauer die
Länge der Mantellinien - der kegelmantelförmigen Ringteile 19 bis 25 so gewählt, dass
ihre inneren Enden annähernd auf einer gedachten Torusteilfläche T liegen. Die Erzeugende
dieses Torus ist dabei ein Kreis, dessen Mittelpunkt M
T selbst auf einem zur Rotorwelle 2 koaxialen Kreis liegt, der in etwa durch die radiale
Mitte der Laufschaufeln 11 geht. Sofern es die Einbauverhältnisse nicht erlauben,
können die wickelkopfseitigen Enden der Leitringe 19,...,25 auch in einer radialen
Ebene E (strichliert in Fig. 1 eingezeichnet) enden.
[0014] Die einzelnen Leitringe 19 - 25 und der Ringteil 27 sind unter sich durch im wesentlichen
radial verlaufender Stäbe 28 und 29 mit kreisrundem oder ovalem Querschnitt verbunden,
welche die Leitringe 19 - 25 und auch das Ringteil 27 durchsetzen. Die gleichmässige
Verteilung der Stäbe in Umfangsrichtung ist aus der Draufsicht gemäss Fig. 2 zu erkennen.
Die Leitringe 19 - 25 und auch das Ringteil 27 sowie die Stäbe 28 und 29 bestehen
aus unmagnetischem Material, vorzugsweise einer Aluminiumlegierung. Die Verbindung
der einzelnen Teile untereinander erfolgt dann vorzugsweise durch Schweissen. Die
Leitringe 19 - 25 können ebenso wie die Stäbe 28, 29 auch aus glasfaserverstärktem
Kunststoff bestehen. Dann kommt vorzugsweise Kleben als Verbindungstechnik in Frage.
[0015] Alternativ oder zusätzlich dazu können die Leitringe 19 - 25 durch Leitbleche 36
distanziert und/oder verbunden werden, die sich über einen Teil oder über die ganze
Länge der Ringkanäle K1 - K8 erstrecken. Der Übersichlichkeit halber ist in Fig. 1
nur ein Leitblech im Ringkanal K1 dargestellt.
[0016] Die Leitbleche können z. B. ein Kreisbogenprofil, vgl. das Leitblech 36 in Fig. 5,
oder ein verwundenes Profil, vgl. das Leitblech 36' in Fig. 5, aufweisen. Die Anzahl
der Leitbleche 36, 36' ist frei wählbar, abhängig von ihrer Wirkung, d. h., von ihrer
Formgebung; sie kann grösser oder kleiner als die Anzahl der Laufschaufeln 11 an der
Ventilatornabe 10 sein. Durch die Leitbleche 36, 36' lässt sich die Druckumsetzung
in der Gasleiteinrichtung 18 verbessern.
[0017] Die Gasleiteinrichtung 18 ist von einer Ringplatte 30 gehalten, die unter Zwischenschaltung
von Füllstücken 31 mittels Schraubbolzen 32 an der Trennwand 15 befestigt ist. Dabei
sind die axial äusseren Stäbe 28 und/oder die Leitbleche 36, 36' mit der Ringplatte
30 verschweisst. Zur Versteifung sind ferner dreickförmige Platten 33 zwischen die
Ringplatte 30 und den Ringteil 27 eingeschweisst. Sofern es die Einbauverhältnisse
zulassen, kann die Halterung der Gasleiteinrichtung 18 auch an einer separaten Konstruktion
erfolgen, z.B. an radial nach innen weisenden Streben S, die von der Wandung des Gehäuses
14 bis zur Ringplatte 30 reichen (in Fig. 1 strichliert dargestellt).
[0018] Zur Zentrierung der Gasleiteinrichtung 18 gegenüber dem inneren Ende 15a der Trennwand
15 weist diese eine Schulter 15b am Aussenumfang auf, die mit einer Eindrehung 30a
am Innenumfang der Ringplatte 30 korrespondiert.
[0019] Um die Gasleiteinrichtung 18 in die Maschine einbauen zu können - sie lässt sich
aus konstruktiven und funktionellen Gründen nicht als Ganzes über den Axialventilator
9 stülpen, ist diese mehrteilig, vorzugsweise, wie im Beispielsfall, zweiteilig ausgebildet;
die beiden Hälften sind mit 18a und 18b bezeichnet. Die Trennflächen liegen etwa in
der horizontalen Symmetrieebene HM (Fig. 2) der Maschine. Die Trennflächen verlaufen
dabei durch die beiden horizontal verlaufenden Stabpaare 28 und 29, von denen in Fig.
2 nur das Stabpaar 29 sichtbar ist. Die Stäbe sind dort in Stablängsrichtung geteilt,
und die Stabhälften mit halbkreisförmigem Querschnitt mit 28a und 28b bzw. 29a und
29b bezeichnet.
[0020] Entsprechend sind alle Leitringe 19 - 25, der Ringteil 27 und auch die Ringplatte
30 zweiteilig ausgeführt mit Trennflächen längs der horizontalen Symmetrieebene HM.
In Fig. 3 sind dabei lediglich zwei benachbarte Leitringe 28, 29 sichtbar, deren Hälften
mit 23a und 23b bzw. 24a und 24b bezeichnet sind. Diese sind mit den Stabhälften 28a,
28b verschweisst. Passstifte 34, 35, die in beide Stabhälften 28a und 28b eingreifen,
sichern die gegenseitige Lage der beiden Hälften 18a, 18b der Gasleiteinrichtung.
Der Zusammenhalt beider Hälften 18a und 18b ist an sich durch die Schraubbolzen 32
(Fig. 1) gewährleistet. Es können jedoch anstelle von Passstiften auch die beiden
Hälften 18a und 18b durch Verschrauben der Stabhälften 28a, 28b und 29a und 29b zusammengespannt
werden. Diese Verschraubung kann jedoch aus Platzgründen nur an den äusseren Enden
der Stabhälften erfolgen.
[0021] Durch den beschriebenen zweiteiligen Aufbau der Gasleiteinrichtung 18 lässt sich
diese einfach montieren: Bei entfernter Trennwand 15 lassen sich die beiden Hälften
18a und 18b hinter den Axialventilator 9 absenken, dort provisorisch sichern und schliesslich
an der Trennwand 15 definitiv befestigen, wobei das Zusammenwirken des Bundes 15b
am inneren Ende 15a der Trennwand 15 mit der Eindrehung 30a der Ringplatte 30 die
exakte Zentrierung der Gasleiteinrichtung 18 sicherstellt.
[0022] Durch die Druckumsetzung in der Gasleiteinrichtung 18 und die Reduktion der Austrittsverluste
nach dieser gegenüber dem bislang üblichen Axialradaustritt lassen sich zwischen 15
% und 25 % der Druckverluste in der Maschine einsparen und damit die Kühlwirkung drastisch
erhöhen.
[0023] Die Erfindung wurde im vorstehenden anhand eines gasgekühlten Turbogenerators verdeutlicht.
Sie ist jedoch nicht auf solche Maschinentypen beschränkt. Sie eignet sich bei allen
elektrischen Maschinen mit Axialventilatoren, sofern es die konstruktiven Gegebenheit
und die Platzverhältnisse zulassen, eine derartige Gasleiteinrichtung einzubauen.
Auch der nachträgliche Einbau einer solchen Gasleiteinrichtung, z.B. im Rahmen eines
Retrofit-Vorhabens, kann unter Umständen in Frage kommen, da keine wesentlichen Eingriffe
in die Maschinenkonstruktion erforderlich sind. Änderungen sind im Grunde genommen
nur an der Ventilatornabe 10 und bezüglich der Auslegung der ohnehin vorhandenen Trennwand
15 als Träger für die Gasleiteinrichtung 18 erforderlich.
Bezeichnungsliste
[0024]
- 1
- Rotor
- 2
- Rotorwelle
- 3
- Rotorkappe
- 4
- Kappenplatte
- 5
- Unterstab, Statorwicklung
- 6
- Oberstab, Statorwicklung
- 7
- Ösen
- 8
- Wellenbund an 2
- 9
- Axialventilator
- 10
- Nabe von 9
- 11
- Laufschaufeln von 9
- 12
- Einströmraum von 9
- 13
- Stirnseite von 14
- 14
- Maschinengehäuse
- 15
- Trennwand
- 16
- Ringwulst
- 15a
- inneres Ende von 15
- 15b
- Schulter an 15a
- 17
- Ausströmraum von 9 (Wickelkopfraum)
- 18
- Gasleiteinrichtung
- 18a,18b
- Hälften von 18
- 19-25
- kegelmantelförmige Leitringe
- 23a,23b
- Hälften von 23
- 24a,24b
- Hälften von 24
- 26
- konisches Ende von 10
- 27
- Ringteil
- 28,29
- Stäbe
- 30
- Ringplatte
- 30a
- Eindrehung an 30
- 31
- Füllstücke
- 32
- Schraubbolzen
- 33
- dreieckförmige Verstärkungsplatten
- 34,35
- Passstifte
- 36, 36'
- Leitbleche
- α
- Öffnungswinkel der Leitringe
- E
- radiale Ebene
- HM
- horizontale Symmetrieebene = Trennebene von 18
- K1...K8
- Ringkanäle
- MT
- Mittelpunkt der Erzeugenden von T
- S
- Streben
- T
- Torusteilfläche
1. Gasgekühlte elektrische Maschine mit einem Axialventilator (9) an einem Wellenende,
einem Rotor (1) und einem von einem Maschinengehäuse (14) umgebenen Statorkörper,
der mit einer Statorwicklung (5, 6) versehen ist, die an beiden Statorkörperstirnseiten
Wickelköpfe aufweist, mit einem Einströmraum (12) des Axialventilators (9), gebildet
im wesentlichen durch die Stirnwand (13) des Maschinengehäuses (14) und eine Trennwand
(15) zwischen dem Wickelkopf und besagter Stirnwand (13), einem Ausströmraum (17)
des Axialventilators (9), von wo aus das vom Axialventilator geförderte Kühlgas dem
Rotor und dem Statorkörper und der Statorwicklung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass im Ausströmraum (17) des Axialventilators eine koaxial zur Rotorwelle (2) angeordnete
Gasleiteinrichtung (18) vorgesehen ist, welche Gasleiteinrichtung eine Mehrzahl kegelmantelförmiger
und voneinander radial distanzierter Leitringe (19 - 25) und ein gleichfalls kegelmantelförmiges
Ringteil (27) umfasst, die unter sich und mit dem Maschinengehäuse (14) direkt oder
mittelbar mittels im wesentlichen radial verlaufenden Stäben (28, 29) und/oder Leitblechen
(36, 36') verbunden sind, und dass jeweils zwischen radial benachbarten Leitringen
in Strömungsrichtung des Kühlgases sich stetig erweiternde Ringkanäle (K2, ..., K8) ausgebildet sind.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nabe (10)
des Axialventilators (9) konisch zum Maschineninneren hin verjüngt, derart, dass sich
zwischen ihr und dem ihr unmittelbar benachbarten Leitring (19) ein in Strömungsrichtung
des Kühlgases sich stetig erweiternder Ringkanal (K1) ausbildet.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung
(18) an einer Ringplatte (30) befestigt ist, die ihrerseits mit der Trennwand (15)
lösbar verbunden ist.
4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Länge der Mantellinien der kegelmantelförmigen Ringteile (19,...,25) so gewählt
ist, dass ihre inneren Enden annähernd auf einer gedachten Torusteilfläche (T) liegen,
wobei die Erzeugende dieses Torus ein Kreis ist, dessen Mittelpunkt (MT) auf einem zur Rotorwelle (2) koaxialen Kreis liegt, der in etwa durch die radiale
Mitte der Laufschaufeln (11) des Axialventilators (9) geht.
5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der Öffnungswinkel (α) der Ringkanäle kleiner oder gleich 12° beträgt.
6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass
die Gasleiteinrichtung (18) zweiteilig ausgeführt ist und aus zwei lösbar miteinander
verbundenen Hälften (18a,18b) besteht, deren Trennflächen annähernd in der horizontalen
Mittelebene (HM) der Maschine verlaufen.
7. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Leitbleche (36) ein Kreisprofil aufweisen.
8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitbleche (36') ein verwundenes Profil aufweisen.
1. Gas-cooled electrical machine with an axial fan (9) at one shaft end, with a rotor
(1) and a stator body which is surrounded by a machine housing (14) and which is provided
with a stator winding (5, 6) having winding heads on the two end faces of the stator
body, with an inflow space (12) of the axial fan (9), formed essentially by the end
wall (13) of the machine housing (14) and by a partition wall (15) between the winding
head and said end wall (13), and with an outflow space (17) of the axial fan (9),
out of which the cooling gas conveyed by the axial fan is fed to the rotor and to
the stator body and stator winding, wherein there is provided in the outflow space
(17) of the axial fan a gas-guide device (18) which is arranged coaxially relative
to the rotor shaft (2) and which comprises a plurality of guide rings (19-25) in the
form of a cone envelope and spaced radially from one another and a ring part (27)
likewise in the form of a cone envelope, which are connected to one another and to
the machine housing (14) directly or indirectly by means of bars (28, 29) and/or guiding
plates (36, 36') extending essentially radially, and in. that ring channels (K2, ...,
K8) widening continuously in the direction of flow of the cooling gas are formed in
each case between radially adjacent guide rings.
2. Electrical machine according to Claim 1, characterized in that the hub (10) of the
axial fan (9) narrows conically towards the machine interior, in such a way that a
ring channel (K1) widening continuously in the direction of flow of the cooling gas
is formed between said hub (10) and the guide ring (19) directly adjacent to it.
3. Electrical machine according to Claim 1 or 2, characterized in that the guide device
(18) is fastened to an annular plate (30) which is itself connected releasably to
the partition wall (15).
4. Electrical machine according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the length
of the generatrices of the ring parts (19, ..., 25) in the form of a cone envelope
is selected in such a way that their inner ends are located approximately on an imaginary
torus reference surface (T), the generatrix of this torus being a circle, the centre
point (MT) of which is located on a circle which is coaxial relative to the rotor
shaft (2) and which passes approximately through the radial centre of the moving blades
(11) of the axial fan (9).
5. Electrical machine according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the aperture
angle (a) of the ring channels is smaller than or equal to 12°.
6. Electrical machine according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the gas-guide
device (18) is made two-part and consists of two halves (18a, 18b) which are connected
releasably to one another and the separating faces of which extend approximately in
the horizontal mid-plane (HM) of the machine.
7. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that
the guiding plates (36) have a circular profile.
8. Electrical machine according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the guiding
plates (36') have a twisted profile.
1. Machine électrique refroidie par du gaz avec un ventilateur axial (9) à une extrémité
de l'arbre, un rotor (1) et un corps du stator entouré d'un carter de machine (14),
pourvu d'un enroulement de stator (5, 6) qui présente des têtes d'enroulement aux
deux extrémités frontales du corps du stator, avec un espace d'aspiration (12) du
ventilateur axial (9) formé pour l'essentiel par une paroi frontale (13) du carter
de la machine (14) et par une paroi de séparation (15) entre la tête de l'enroulement
et ladite paroi frontale (13), avec un espace d'évacuation (17) du ventilateur axial
(9) à partir duquel le gaz de refroidissement produit par le ventilateur axial est
acheminé vers le rotor, vers le corps du stator et vers l'enroulement du stator, caractérisée
en ce qu'il est prévu un dispositif coaxial de guidage du gaz (18), disposé sur l'arbre
du rotor (2), dans l'espace d'évacuation (17) du ventilateur axial, ce dispositif
de guidage du gaz comportant une pluralité d'anneaux de guidage (19 - 25) en forme
de surface conique et mutuellement espacés radialement, et une pièce annulaire (27)
également en forme de surface conique qui sont reliés entre eux et avec le carter
de la machine (14), directement ou au moyen de barres (28, 29) et/ou de tôles de guidage
(36, 36') de direction essentiellement radiale, et en ce qu'entre chacun des anneaux
de guidage radialement voisins sont formés des canaux annulaires (K2, ..., K8) s'élargissant régulièrement dans le sens du flux du gaz de refroidissement.
2. Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyeu (10)
du ventilateur axial (9) se rétrécit en forme de cône par rapport à l'intérieur de
la machine de sorte qu'entre lui et l'anneau de guidage (19) immédiatement voisin
se forme un canal annulaire (K1) s'élargissant régulièrement dans le sens du flux du gaz de refroidissement.
3. Machine électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le dispositif
de guidage (18) est fixé à une plaque annulaire (30) qui à son tour est reliée de
manière démontable à la paroi de séparation (15).
4. Machine électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la
longueur des lignes du manteau des pièces annulaires (19, ...,25) en forme de surface
conique est choisie de telle sorte que leurs extrémités internes reposent approximativement
sur la surface imaginaire partielle d'un tore (T) dont la génératrice de ce tore est
un cercle dont le centre (MT) se trouve sur un cercle coaxial avec l'arbre du rotor (2) passant approximativement
par le milieu radial des pales (11) du ventilateur axial (9).
5. Machine électrique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'angle
d'ouverture (a) des canaux annulaires est inférieur ou égal à 12°.
6. Machine électrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le
dispositif de guidage du gaz (18) est réalisé en deux parties et est constitué de
deux moitiés (18a, 18b) reliées l'une à l'autre de manière démontable dont les surfaces
de séparation passent approximativement dans le plan médian horizontal (HM) de la
machine.
7. Machine électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce
que les tôles de guidage (36) présentent un profil circulaire.
8. Machine électrique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les
tôles de guidage (36') présentent un profil gauche.